JP2003203247A - 三次元画像表示装置および断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察対象を高精度に抽出することができる三
次元画像表示装置および断層撮影装置を提供する。 【解決手段】 本発明の三次元画像表示装置によれば、
観察対象Ｋの内部でこの観察対象Ｋの経路ＫＬに沿って
設定される複数個の検出点Ｆ毎に検出面ＡＫを設定し、
検出面ＡＫ毎に観察対象Ｋの壁面を抽出するためのしき
い値を算出して設定していくことができる、つまり、観
察対象Ｋの経路ＫＬに沿ってしきい値を算出して設定し
ていくことができるので、観察対象Ｋの壁面を正確に抽
出することができ、観察対象Ｋを高精度に抽出した擬似
三次元画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数枚の断層画
像からなる三次元立体画像のうちの観察対象内の任意の
視点から外側に向かって見た三次元的な画像である擬似
三次元画像、つまり、観察対象の内部を内視鏡で見たよ
うな画像（以下、適宜に「内視鏡的画像」と呼ぶ）を生
成して表示する三次元画像表示装置および断層撮影装置
に係り、特に、観察対象を高精度に抽出するための技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】医用分野においては、例えば、被検体の
Ｘ線ＣＴ画像を取得するＸ線ＣＴ装置や、被検体のＭＲ
Ｉ（磁気共鳴画像）を取得するＭＲＩ装置や、被検体の
超音波断層画像を取得する超音波断層画像装置など、種
々の断層撮影装置が用いられている。これらの断層撮影
装置には、例えば、後述するような擬似三次元画像（三
次元的に見せた画像）を生成して表示するための三次元
画像表示装置が備えられている。三次元画像表示装置
は、断層撮影で得られた被検体の関心部位についての複
数枚の断層画像からなる三次元立体画像のうちの所望の
観察対象を抽出するように、この三次元立体画像の全体
に対して単一の値のしきい値を設定し、このしきい値を
用いて２値化処理することで観察対象を抽出した三次元
立体画像を生成する。そして、この三次元画像表示装置
は、観察対象を抽出した２値化処理後の三次元立体画像
を任意の視点から見た擬似三次元画像（三次元的に見せ
た画像）を、次に説明する投影法を用いて生成して、モ
ニタなどに表示している。

【０００３】上述の２値化処理後の三次元立体画像から
擬似三次元画像を得る方法としては、視点と投影面とを
与え、視点と投影面との間に存在する三次元原画像（複
数枚の断層画像からなる）を、その投影面に視点から見
たように投影する２種類の投影法（平行投影法と中心投
影法）がある。平行投影法は、三次元立体画像のうちの
観察対象（例えば臓器など）を、その外側から見た擬似
三次元画像（以下、適宜に「外観的画像」と呼ぶ）とし
て構成することに優れたものである。中心投影法は、特
開平７−２１０７０４号公報に記載されているように、
三次元立体画像のうちの観察対象（例えば血管や器官な
ど）内の任意の視点から外側に向かって見た三次元的な
画像である擬似三次元画像、つまり、観察対象の内部を
内視鏡で見たような画像（内視鏡的画像）として構成す
ることに優れたものである。近年では、この外観的画像
の取得以外に、観察対象の内側から見た内視鏡的画像を
得たいという必要性が高まってきており、平行投影法は
外観的画像を生成するためのものであることから、上述
の内視鏡的画像の生成の際には中心投影法が採用されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例装置の場合には、次のような問
題がある。すなわち、観察対象（例えば血管や器官な
ど）の内部を内視鏡で見たような画像である内視鏡的画
像を得るためには、複数枚の断層画像からなる三次元立
体画像のうちの観察対象を抽出するために、この三次元
立体画像全体に対して単一の値のしきい値を設定して２
値化処理し、２値化処理後の断層画像を投影面に投影す
ることになるが、例えば血管を観察する場合には、造影
剤の流入の程度により血管の壁面付近での画素値が必ず
しも一定値ではない、つまり、血管壁面の画素値が周方
向にばらついていたり、血管壁面の画素値が血管経路に
沿ってばらついていたりなどすることから、正確な血管
の壁面抽出が困難であり、観察対象を高精度に抽出する
ことができないという問題がある。上述したように、三
次元立体画像内の観察対象（例えば臓器など）を、その
外側から見た擬似三次元画像（外観的画像）を生成する
場合には、観察対象を外観視するという観点から観察対
象の壁面抽出の正確さはさほど問題にはならないが、三
次元立体画像内の観察対象（例えば血管や器官など）
を、その内側から見た擬似三次元画像（内視鏡的画像）
を生成する場合には、観察対象の壁面が正確に抽出され
ていないことが致命的な問題となる。

【０００５】また、ＭＲＩ（磁気共鳴画像）のように検
査法や個人（被検体）により画素値が大きく変わるよう
な場合には、適切なしきい値を設定することがさらに困
難であり、観察対象を高精度に抽出することができない
という問題がある。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、観察対象を高精度に抽出することが
できる三次元画像表示装置および断層撮影装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の三次元画像表示装置は、（ａ）被
検体を断層撮影して得られた複数枚の断層画像からなる
三次元立体画像のうちの所望の観察対象の内部でこの観
察対象の経路に沿って複数個の検出点を設定する検出点
設定手段と、（ｂ）前記検出点設定手段で設定された検
出点毎に設定される、検出点を含む検出面毎に、検出面
内で検出点から外側に向かう直線検出経路上での画素値
の変化を検出して観察対象の壁面抽出のためのしきい値
をそれぞれ算出し、検出面毎に、それに対応するしきい
値でもって観察対象の壁面を抽出した断層画像をそれぞ
れ生成する抽出手段と、（ｃ）観察経路上の任意の点で
ある視点から投影面までの間に位置する、前記抽出手段
で生成した壁面抽出後の断層画像を、視点から投影面に
投影して、その視点から見た三次元的な画像である擬似
三次元画像を作成する画像作成手段と、（ｄ）前記画像
作成手段で作成された擬似三次元画像を表示する表示手
段とを備えていることを特徴とする。

【０００８】（作用・効果）請求項１に記載の三次元画
像表示装置によれば、観察対象の内部でこの観察対象の
経路に沿って設定される複数個の検出点毎に検出面を設
定し、検出面毎に観察対象の壁面を抽出するためのしき
い値を算出して設定していくことができる、つまり、観
察対象の経路に沿ってしきい値を算出して設定していく
ことができるので、観察対象の壁面を正確に抽出するこ
とができ、観察対象を高精度に抽出した擬似三次元画像
を得ることができる。

【０００９】また、請求項２に記載の三次元画像表示装
置は、請求項１に記載の三次元画像表示装置において、
前記抽出手段は、前記検出面を、検出点を含みかつ観察
経路に垂直な検出面とすることを特徴とする。

【００１０】（作用・効果）請求項２に記載の三次元画
像表示装置によれば、検出点を含みかつ観察経路に垂直
な検出面内でこの検出点から外側に向かう直線検出経路
上での画素値の変化を検出しているので、観察対象の壁
面抽出のためのしきい値をより正確に算出することがで
き、観察対象をさらに高精度に抽出した擬似三次元画像
を得ることができる。

【００１１】また、請求項３に記載の三次元画像表示装
置は、請求項１または請求項２に記載の三次元画像表示
装置において、前記抽出手段は、前記検出面毎に、この
検出面内で検出点から放射状に延びる複数本の直線検出
経路上での画素値の変化を検出して観察対象の壁面抽出
のためのしきい値をそれぞれ算出することを特徴とす
る。

【００１２】（作用・効果）請求項３に記載の三次元画
像表示装置によれば、検出面内で検出点から放射状に延
びる複数本の直線検出経路上での画素値の変化を検出す
るようにしているので、観察対象の壁面抽出のためのし
きい値をより正確に算出することができ、観察対象をさ
らに高精度に抽出した擬似三次元画像を得ることができ
る。

【００１３】また、請求項４に記載の三次元画像表示装
置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の三次元
画像表示装置において、前記抽出手段は、前記検出面毎
に画素値の平滑化処理を施し、この平滑化処理後の検出
面における直線検出経路上での画素値の変化を検出して
観察対象の壁面抽出のためのしきい値をそれぞれ算出
し、平滑化処理前の元の検出面毎に、それに対応するし
きい値でもって観察対象の壁面を抽出した断層画像をそ
れぞれ生成することを特徴とする。

【００１４】（作用・効果）請求項４に記載の三次元画
像表示装置によれば、検出面毎に画素値の平滑化処理を
施し、この平滑化処理後の検出面における直線検出経路
上での画素値の変化を検出してしきい値を算出している
ので、画素値の変化を検出する際の細かいノイズ成分を
除去でき、観察対象の壁面上の点を候補点として正確に
選ぶことができ、観察対象の壁面抽出のためのしきい値
をより正確に算出することができる。さらに、平滑化処
理前の元の検出面毎に、それに対応するしきい値でもっ
て観察対象の壁面を抽出した断層画像をそれぞれ生成す
るので、平滑化処理後の検出面から観察対象の壁面を抽
出した断層画像を生成する訳ではないので、擬似三次元
画像の画質を低下させることもない。

【００１５】また、請求項５に記載の断層撮影装置は、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の三次元画像表
示装置を備えたことを特徴とする。

【００１６】（作用・効果）請求項５に記載の断層撮影
装置によれば、観察対象の壁面を正確に抽出することが
でき、観察対象を高精度に抽出した擬似三次元画像を取
得できる断層撮影装置を得ることができる。

【００１７】なお、本明細書は、次のような三次元画像
処理方法に係る発明も開示している。

【００１８】（１）（Ａ）複数枚の断層画像からなる三
次元立体画像のうちの観察対象の内部でこの観察対象の
経路に沿って複数個の検出点を設定する検出点設定過程
と、（Ｂ）検出点毎に設定される検出面毎に、検出面内
で検出点から外側に向かう直線検出経路上での画素値の
変化を検出して観察対象の壁面抽出のためのしきい値を
それぞれ算出し、検出面毎に、それに対応するしきい値
でもって観察対象の壁面を抽出した断層画像をそれぞれ
生成する抽出過程と、（Ｃ）観察経路上の任意の点であ
る視点から投影面までの間に位置する、前記抽出過程で
生成した壁面抽出後の断層画像を投影面に投影して、そ
の視点から見た三次元的な画像である擬似三次元画像を
作成する画像作成過程とを備えたことを特徴とする三次
元画像処理方法。

【００１９】（作用・効果）上記発明によれば、観察対
象の内部でこの観察対象の経路に沿って設定される複数
個の検出点毎に検出面を設定し、検出面毎に、観察対象
の壁面を抽出するためのしきい値を算出して設定してい
くことができる、つまり、観察対象の経路に沿ってしき
い値を算出して設定していくことができるので、観察対
象の壁面を正確に抽出することができ、観察対象を高精
度に抽出した擬似三次元画像を得ることができる。

【００２０】（２）前記（１）に記載の三次元画像処理
方法において、（Ｄ）前記画像作成過程で作成された擬
似三次元画像を表示する表示過程を備えていることを特
徴とする三次元画像処理方法。

【００２１】（作用・効果）上記発明によれば、観察対
象を高精度に抽出した擬似三次元画像を表示することが
できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】続いて、この発明の一実施例を図
面を参照しながら説明する。図１はこの発明の断層撮影
装置の一実施例であるマルチスライスタイプのＸ線ＣＴ
装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は実施例
のＸ線ＣＴ装置の撮像系の概略構成を示す模式図であ
り、図３はＸ線検出器におけるＸ線検出素子の配列状態
を示す平面図である。

【００２３】この実施例のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ファン
ビームＦＢ（以下、適宜にＸ線ビームＦＢと略称す
る。）を被検体Ｍに照射するＸ線源としてのＸ線管１
と、多数のＸ線検出素子２ａがＸ線ビームＦＢの広がり
方向（横への広がり）にライン状に配列されているとと
もにＸ線ビームＦＢの照射に伴ってＸ線検出データを各
Ｘ線検出素子２ａ毎に出力する多チャンネル型のＸ線検
出器２とが被検体Ｍを挟んで対向配置されているＸ線撮
像機構３と、Ｘ線管１及びＸ線検出器２を対向配置状態
を維持したまま被検体Ｍの体軸Ｚ周りに回転させるため
にガントリＧに配設された撮像機構回転駆動部４と、被
検体Ｍを載置したまま被検体Ｍの体軸Ｚの方向（紙面と
垂直な方向）に往復移動してガントリＧ内を出入りする
天板５となどを備えている。

【００２４】このＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線ＣＴ撮影が実行
される場合、被検体Ｍを載置した天板５を被検体Ｍの体
軸Ｚの方向（紙面と垂直な方向）に移動させて、Ｘ線管
１及びＸ線検出器２を被検体Ｍの体軸Ｚ周りに回転させ
ながら、Ｘ線管１からＸ線ビームＦＢが被検体Ｍに照射
されるのに伴ってＸ線検出器２から出力されるＸ線検出
データ（Ｘ線検出信号）に基づいて、適切な画像再構成
処理が行われて、被検体Ｍの体軸Ｚに直交する体軸断層
画像（Ｘ線ＣＴ画像）が最終的に作成されるよう構成さ
れている。以下、実施例のＸ線ＣＴ装置の各部構成を具
体的に説明する。

【００２５】Ｘ線撮像機構３は、図１に示すように、ガ
ントリＧの内部でＸ線管１の前方の位置にＸ線管１から
出射されるＸ線ビームを整形するためのコリメータ１ａ
を備えている。このコリメータ１ａによってＸ線管１か
ら出射されるＸ線ビームがファン（扇状）の形に整えら
れる構成となっている。

【００２６】さらに、このＸ線ＣＴ装置は、マルチスラ
イスタイプであるので、Ｘ線検出器２は、Ｘ線ビームＦ
Ｂの広がり方向に沿ってライン状に配列されているＸ線
検出素子２ａからなるＸ線検出素子配列ライン２Ａ（素
子列）は１列ではなく、図２及び図３に示すように、複
数列（この実施例では、例えば４列）のＸ線検出素子配
列ライン２Ａが被検体Ｍの体軸Ｚの方向に隣接して続く
ようにして配設されていて、一度（１スキャン）に４ス
ライス面のＸ線検出データが得られる、つまり、４スラ
イス面画像（４枚の体軸断層画像）が得られることか
ら、実施例のＸ線ＣＴ装置は、広い撮影範囲の撮影に適
する装置となっている。なお、各Ｘ線検出素子配列ライ
ン２Ａにおけるチャンネル数（Ｘ線検出素子２ａの数）
は、通常、約１０００前後であり、この実施例の場合は
例えば１０００チャンネルとする。

【００２７】撮像機構回転駆動部４は、図１に示すよう
に、モータ６の回転力がプーリ７及びベルト８を介して
回転リング９に伝達されるのに伴ってこの回転リング９
を回転させるように構成されている。Ｘ線撮像機構３の
Ｘ線管１及びＸ線検出器２は回転リング９に固定されて
おり、モータ６の正転又は逆転により回転リング９が連
動して回転するのに従い、Ｘ線管１とＸ線検出器２が被
検体Ｍの体軸Ｚ周りに回転する。なお、この撮像機構回
転駆動部４は、撮像機構制御部１０からのコントロール
により必要な回転駆動動作を実行する構成となってい
る。

【００２８】また、照射制御部１１は、主制御部１６か
らの設定照射条件に従って、高電圧発生部１１ａのＸ線
管１への管電圧・管電流等を制御する。Ｘ線管１からの
Ｘ線ビームＦＢの照射に伴ってＸ線検出器２から出力さ
れるＸ線検出データは、データ収集部（ＤＡＳ）１３に
より収集されてディジタル変換された上で後段へ出力さ
れる。

【００２９】さらに、天板５は、天板駆動部１２のコン
トロールにより被検体Ｍの体軸Ｚの方向に往復移動させ
られるように構成されている。したがって、天板５と天
板駆動部１２とにより、被検体Ｍに対しＸ線管１および
Ｘ線検出器２を被検体Ｍの体軸Ｚの方向に沿って相対的
に移動させる位置移動手段が構成されていることにな
る。なお、撮像機構制御部１０や照射制御部１１あるい
は天板駆動部１２のコントロールは、操作卓やマウスな
どの入力用機器１４等からの入力操作や撮影進行状況に
応じて主制御部１６から適時に送出される指令信号など
に従って実行される構成になっている。

【００３０】一方、実施例のＸ線ＣＴ装置は、データ収
集部１３の後段において、Ｘ線検出器２から出力される
ディジタル信号のＸ線検出データに対してＸ線検出素子
２ａ間の感度バラツキ等による誤差を補正するデータ前
処理部１５ａと、このデータ前処理部１５ａによる前処
理済のＸ線検出データに基づき画像再構成処理を行う再
構成処理部１５と、最終的に得られる体軸断層画像（Ｘ
線ＣＴ画像）を記憶するＣＴ画像メモリ１７を備えてい
る。またこの他に、Ｘ線ＣＴ装置は、入力用機器１４等
からの入力操作や主制御部１６の指令等に従ってＸ線Ｃ
Ｔ画像などを表示する表示用モニタ１８も備えていてい
る。また、このＸ線ＣＴ装置に、Ｘ線ＣＴ画像をフィル
ムなどに印刷して出力する画像焼付け器等を備えるよう
にしてもよい。

【００３１】再構成処理部１５は、データ前処理部１５
ａから出力される前処理済のＸ線検出データを処理に必
要な期間格納しておく検出データメモリ２０と、この検
出データメモリ２０から出力される前処理済のＸ線検出
データ、つまり、走査各位置で得られたＸ線検出器２の
Ｘ線検出データを、画像再構成処理して、被検体Ｍの体
軸Ｚに直交する体軸断層画像（「アキシャル面像」とも
呼ばれる。）を生成する画像再構成部２１とを備えてい
る。つまり、再構成処理部１５では、１スキャン分のＸ
線検出器２のＸ線検出データを画像再構成処理して、４
枚の体軸断層画像が得られる。なお、主制御部１６は、
オペレータによる入力用機器１４からの各指示などに従
って、複数枚の体軸断層画像を積み上げて構成される三
次元立体画像や、複数枚の体軸断層画像のうちで指示さ
れた所定の１枚の体軸断層画像など、各種の画像を表示
用モニタ１８に出力させる。

【００３２】さらに、この実施例装置は、図１に示すよ
うに、ＣＴ画像メモリ１７の後段において、再構成処理
部１５で生成された被検体Ｍの複数枚の体軸断層画像か
らなる三次元立体画像のうちの所望の観察対象（例え
ば、血管や器官など）内の任意の視点から外側に向かっ
て見た三次元的な画像である擬似三次元画像、つまり、
観察対象の内部を内視鏡で見たような画像（内視鏡的画
像）を生成して表示するための三次元画像表示装置２２
を備えている。

【００３３】三次元画像表示装置２２は、後述するよう
に、検出点設定部２３と抽出部２４と画像作成部２５と
表示用モニタ１８とを備えている。

【００３４】検出点設定部２３は、図４（ａ）に示すよ
うに、被検体Ｍを断層撮影して得られた複数枚の体軸断
層画像Ａからなる三次元立体画像Ｒに対して、図４
（ａ），（ｂ）に示すように、三次元立体画像Ｒのうち
の所望の観察対象Ｋの内部でこの観察対象Ｋの経路に沿
って複数個の検出点Ｆを設定するためのものである。具
体的には、検出点設定部２３は、オペレータによる入力
用機器１４の操作に従って、表示用モニタ１８の画面上
に表示された三次元立体画像Ｒの観察対象Ｋの内部でこ
の観察対象Ｋの経路に沿って複数個の検出点Ｆを設定す
るものである。なお、図４（ａ）に示すように、三次元
立体画像Ｒには、観察対象Ｋ以外に、例えば破線で示す
別の対象物などが含まれている。また、検出点Ｆ間の相
互距離は、オペレータによる手動操作で個別に自在に設
定することもできるし、画像の分解能に比例する適切な
間隔となるように自動で設定することもできる。

【００３５】抽出部２４は、図４（ｂ），図５に示すよ
うに、検出点設定部２３で設定された検出点Ｆ毎に設定
される、検出点Ｆを含む検出面ＡＫ毎に、検出面ＡＫ内
で検出点Ｆから外側に向かう直線検出経路Ｌ上での画素
値の変化を検出して観察対象Ｋの壁面抽出のためのしき
い値をそれぞれ算出する。さらに、この抽出部２４は、
検出面ＡＫ毎に、それに対応するしきい値でもって観察
対象Ｋの壁面を抽出した断層画像をそれぞれ生成するも
のである。なお、このように観察対象Ｋの壁面を抽出し
たそれぞれの断層画像を積み上げると、図６に示すよう
な、観察対象Ｋの壁面が高精度に抽出された三次元立体
画像ＲＡが生成される。

【００３６】具体的には、抽出部２４は、図４（ｂ）に
示すように、検出点設定部２３で設定された検出点Ｆ毎
に設定される検出面ＡＫを、検出点Ｆを含みかつ観察経
路ＫＬに垂直な検出面ＡＫとしている。さらに、この抽
出部２４は、図５に示すように、検出面ＡＫ毎に、この
検出面ＡＫ内で検出点Ｆから放射状に延びる複数本の直
線検出経路Ｌ上での画素値の変化を検出して観察対象Ｋ
の壁面抽出のためのしきい値をそれぞれ算出している。
また、抽出部２４は、検出面ＡＫ毎に画素値の平滑化処
理を施し、この平滑化処理後の検出面ＡＫにおける直線
検出経路Ｌ上での画素値の変化を検出して観察対象Ｋの
壁面抽出のためのしきい値をそれぞれ算出し、平滑化処
理前の元の検出面ＡＫ毎に、それに対応するしきい値で
もって観察対象Ｋの壁面を抽出した断層画像をそれぞれ
生成している。

【００３７】画像作成部２５は、観察経路ＫＬ上の任意
の点である視点から投影面までの間に位置する、抽出部
２４で生成した壁面抽出後の断層画像を、視点から投影
面に投影して、つまり、中心投影法による座標変換を行
って、その視点から見た三次元的な画像である擬似三次
元画像を作成するものである。

【００３８】ここで、中心投影法による座標変換につい
て、以下に詳述する。中心投影法による投影面への各断
層画像の投影に当っての、各断層画像の画素座標の投影
面上の変換への変換は次のように行われる。

【００３９】図７に示す例では、説明を簡単にするため
に、投影面および断層画像面、さらにはｘ−ｙ面が各々
平行であるように座標系をとっている。この図７におい
て、ｘ，ｙ，ｚは三次元座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各軸、
ｅ点（ｘ１，ｙ１，ｄ１）は視点ｅの位置、Ｐ点（Ｘ，
Ｙ）は投影面（表示画面に相当する）３１上の点、Ｓ点
（ｘ０，ｙ０，ｄ０）はｅ点（ｘ１，ｙ１，ｄ１）およ
びＰ点（Ｘ，Ｙ）を通る直線３２と断層画像３３Ａとの
交わる点である。

【００４０】また、Ｄは投影面３１のｚ軸上の位置で、
任意に設定可能である。ｄ０は断層画像３３Ａのｚ軸上
の位置で、計測時に決まる。ｄ１は視点ｅ点のｚ座標で
ある。これによれば、次の式が成り立つ。

【００４１】 Ｘ＝｛（Ｄ−ｄ１）／（ｄ０−ｄ１）｝×（ｘ０−ｘ１）＋ｘ１ … （１） Ｙ＝｛（Ｄ−ｄ１）／（ｄ０−ｄ１）｝×（ｙ０−ｙ１）＋ｙ１ … （２） ｘ０＝｛（ｄ０−Ｄ）／（ｄ１−Ｄ）｝×（ｘ１−ｘ）＋Ｘ … （３） ｙ０＝｛（ｄ０−Ｄ）／（ｄ１−Ｄ）｝×（ｙ１−ｙ）＋Ｙ … （４）

【００４２】投影された画像を投影面３１に相当する表
示画面（図示省略）上に、例えば縦５１２画素×横５１
２画素で表示するとき、Ｘ，Ｙは「−２５６」から「＋
２５６」までの値をとる。それぞれのＸ，Ｙに対してｄ
０の断層画像３３Ａ上では、上述の（３），（４）式に
よりｘ０，ｙ０が決まり、どの点が投影すべきかがきま
る。断層画像３３は複数枚あって、ｄ０も複数個あるの
で、１組のＸ，Ｙに対して複数の投影すべき点ｘ０，ｙ
０が決まる。

【００４３】同様の座標系において、断層画像３３Ａの
他にも断層画像３３Ｂ〜３３Ｅを用意し、ｙ軸方向から
見た図を図８に示す。この図８において、断層画像３３
Ａ〜３３Ｅは同一の対象物について同一方向に等間隔で
得られた断層画像（図示例では等間隔であるが、必ずし
も等間隔である必要はない）であり、断層画像３３Ｂに
は、臓器領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が強調して書いてある。
臓器領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を投影面３１に投影すると、
Ｂ１’，Ｂ２’，Ｂ３’となる。同様に、断層画像３３
Ｃの臓器領域Ｃ１，Ｃ２を投影面３１に投影すると、Ｃ
１’，Ｃ２’となる。

【００４４】ここで、投影データ（ここでは、Ｂ１’，
Ｂ２’，Ｂ３’；Ｃ１’，Ｃ２’）を表示メモリ（図示
省略）に書く時は、三次元的効果を出すために、視点ｅ
から見てより遠くに存在する投影データを先に書き込
み、それより近くの投影データは後から上書きする。し
たがってここでは、投影データＣ１’，Ｃ２’より投影
データＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’の方が視点ｅより遠くに
存在するので、投影データＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’を先
に書いて、投影データＣ１’，Ｃ２’は後から上書きす
ることになる。なお、図８では、投影データＢ１’，Ｂ
２’，Ｂ３’；Ｃ１’，Ｃ２’は各々投影面３１から離
して示しているが、これは表示メモリに書き込む投影デ
ータＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’；Ｃ１’，Ｃ２’の順番を
わかり易くしたために過ぎず、最初に書かれる投影デー
タＢ１’，Ｂ２’，Ｂ３’も、それに上書きされる投影
データＣ１’，Ｃ２’も実際には投影面３１上に書かれ
る。

【００４５】以上のような中心投影法による座標変換
を、表示画面に相当する投影面３１上の全ての点につい
て行う。また、視点ｅから投影面３１までの間に存在す
る全ての断層画像３３について行う。

【００４６】なお、この実施例では、図７に示すよう
に、説明を簡単にするために、投影面および断層画像
面、さらにはｘ−ｙ面が各々平行であるように座標系を
とって説明してきたが、投影面と断層画像面が平行でな
い場合や、視点、投影面および断層画像面がより複雑な
位置関係をもった場合であっても、中心投影法による座
標変換が好適に行われる。

【００４７】表示用モニタ１８は、画像作成部２５で作
成された擬似三次元画像を表示する。

【００４８】なお、上述した検出点設定部２３が本発明
の検出点設定手段に相当し、上述した抽出部２４が本発
明の抽出手段に相当し、上述した画像生成部が本発明の
画像生成手段に相当し、上述した表示用モニタ１８が本
発明の表示手段に相当する。

【００４９】続いて、以上に述べた構成を有する実施例
のＸ線ＣＴ装置による内視鏡的画像の生成の進行プロセ
スを、図９を参照しながら説明する。図９は実施例装置
による内視鏡的画像の生成の進行状況を示すフローチャ
ートである。

【００５０】〔ステップＳ１〕被検体Ｍの関心部位をＸ
線ＣＴ撮影してデータ収集を行う。具体的には、オペレ
ータが入力用機器１４からＸ線ＣＴ撮影開始の指令を入
力すると、被検体Ｍの体軸Ｚ周りにＸ線管１とＸ線検出
器２とが回転し、Ｘ線管１からのＸ線ビームＦＢの照射
とＸ線検出器２から出力されるＸ線検出データの収集が
始まる。Ｘ線検出器２のＸ線検出データは、データ前処
理部１５ａで前処理されて検出データメモリ２０に格納
される。なお、必要があればＸ線管１とＸ線検出器２と
の体軸Ｚ周りの回転中に、天板５を被検体Ｍの体軸Ｚ方
向に移動させることもある。

【００５１】〔ステップＳ２〕前述のステップＳ１での
データ収集に基づいて画像再構成を行う。具体的には、
画像再構成部２１は、検出データメモリ２０に格納され
た前処理済みのＸ線検出データを画像再構成処理して、
１スキャンで被検体Ｍの４枚の体軸断層画像Ａ（４スラ
イス面画像）を逐次に生成してＣＴ画像メモリ１７に記
憶させていき、一連の断層撮影で得られた複数枚の体軸
断層画像Ａを積み重ねた三次元立体画像Ｒを表示用モニ
タ１８に出力する。表示用モニタ１８は、例えば図４に
示すような、複数枚の体軸断層画像Ａからなる三次元立
体画像Ｒを表示する。

【００５２】〔ステップＳ３〕検出点設定部２３は、オ
ペレータによる入力用機器１４の操作に従って、表示用
モニタ１８の画面上に表示された三次元立体画像Ｒの観
察対象Ｋの内部でこの観察対象Ｋの経路に沿って複数個
の検出点Ｆを設定する（図４参照）。なお、この実施例
では、検出点Ｆ間の相互距離を、画像の分解能に比例す
る適切な間隔となるように設定している。つまり、検出
点Ｆ間の間隔が広すぎたり狭すぎたりしないように設定
しているのである。なお、上述したステップＳ３が検出
点設定過程に相当する。

【００５３】〔ステップＳ４〕抽出部２４は、図４
（ｂ）に示すように、検出点設定部２３で設定された検
出点Ｆ毎に設定された、検出点Ｆを含みかつ観察経路Ｋ
Ｌに垂直な検出面ＡＫ毎に、図５に示すように、この検
出面ＡＫ内で検出点Ｆから放射状に延びる複数本（この
実施例では８本）の直線検出経路Ｌ上での画素値の変化
を検出して観察対象Ｋの壁面抽出のためのしきい値をそ
れぞれ算出する。

【００５４】具体的には、また、抽出部２４は、検出面
ＡＫ毎の断層画像に対して画素値の平滑化処理を施し、
この平滑化処理後の検出面ＡＫにおける直線検出経路Ｌ
上での画素値の変化を検出して観察対象Ｋの壁面抽出の
ためのしきい値をそれぞれ算出する。例えば、図５に示
すように、検出点Ｆを中心とする円周を等分割（必ずし
も等分割である必要はない。）し、平滑化処理後の検出
面ＡＫ内で検出点Ｆから放射状に延びる各直線検出経路
Ｌ上での画素値の変化をそれぞれ検出する。直線検出経
路Ｌ上の画素値の微分係数を算出すると、図５に破線で
示すように、観察対象Ｋの壁面（例えば血管や器官な
ど）に位置する箇所では微分係数の極大点が存在しこれ
を候補点Ｃとして取り出す。

【００５５】なお、図５では直線検出経路Ｌ上には単一
の候補点Ｃしか図示していないが、直線検出経路Ｌ上に
複数の候補点Ｃが存在する場合も考えられる。このよう
な場合には、直線検出経路Ｌ上の候補点Ｃのうちで検出
点Ｆに最も近いものを、例えば観察対象Ｋの壁面である
とし、その候補点Ｃの画素値を取り出す。必要であれ
ば、観察対象の大きさから逆算して最有力の候補点Ｃを
選び出すようにしてもよい。

【００５６】この作業を円周全体に行い、つまり、図５
では円周上の複数個のポイント（観察対象Ｋの円周上の
８個の候補点Ｃ）について行い、取り出した複数個（図
５では８個）の候補点Ｃの画素値の平均値を当該検出面
ＡＫのしきい値とする。

【００５７】なお、この実施例では、８個の候補点Ｃの
画素値を平均した平均値を当該検出面ＡＫのしきい値と
しているが、例えば、８個の候補点Ｃの画素値のうちの
最大値と最小値とから中央値を算出し、この中央値を当
該検出面ＡＫのしきい値としてもよい。

【００５８】〔ステップＳ５〕さらに、この抽出部２４
は、検出面ＡＫ毎に、それに対応するしきい値でもって
観察対象Ｋの壁面を抽出した断層画像をそれぞれ生成す
る画像処理を行う。具体的には、平滑化処理前の元の検
出面ＡＫ毎に、それに対応するしきい値でもって観察対
象Ｋの壁面を抽出した断層画像をそれぞれ生成する。な
お、上述したステップＳ４〜Ｓ５が抽出過程に相当す
る。

【００５９】〔ステップＳ６〕画像作成部２５は、観察
経路ＫＬ上の任意の点である視点から投影面までの間に
位置する、抽出部２４で生成した壁面抽出後の断層画像
を、視点から投影面に投影して、つまり、中心投影法に
よる座標変換を行って、その視点から見た三次元的な画
像である擬似三次元画像（内視鏡的画像）を作成する。

【００６０】なお、上述の擬似三次元画像に遠近間を与
えるために、陰影づけ処理を行ってもよい。陰影づけ処
理としては、デプス法やＺバッファ法やボリュームレン
ダリング法など各種の陰影づけ処理がある。このよう
に、デプス法やＺバッファ法やボリュームレンダリング
法など各種の陰影づけ処理を適宜に実行して、遠近間を
持たせた擬似三次元画像を生成するようにしてもよい。
なお、上述したステップＳ６が画像作成過程に相当す
る。

【００６１】〔ステップＳ７〕表示用モニタ１８は、上
述のステップＳ６で生成された擬似三次元画像（内視鏡
的画像）を、その画面上に表示する。なお、上述したス
テップＳ７が表示過程に相当する。

【００６２】以上に詳述したように、実施例の三次元画
像表示装置２２によれば、観察対象Ｋの内部でこの観察
対象Ｋの経路に沿って設定される複数個の検出点Ｆ毎に
検出面ＡＫを設定し、検出点Ｆを含む検出面ＡＫ毎に観
察対象Ｋの壁面を抽出するためのしきい値を算出して設
定していくことができる、つまり、観察対象Ｋの経路に
沿ってしきい値を算出して設定していくことができるの
で、観察対象Ｋの壁面を正確に抽出することができ、観
察対象Ｋを高精度に抽出した擬似三次元画像を得ること
ができる。

【００６３】具体的には、従来例装置では、三次元立体
画像全体に対する単一のしきい値をトライ・アンド・エ
ラー方式によって何回かにわたって設定してみて、その
うちで最も良好なしきい値を求めており、しきい値算出
に手間がかかるし、こうして算出された単一のしきい値
でもって三次元立体画像を２値化処理しても、観察対象
が正確に抽出できなかった。しかしながら、この発明の
実施例装置によれば、観察対象Ｋの経路に沿って例えば
２値化するためのしきい値を検出面ＡＫ毎に自動算出す
ることができるので、しきい値算出に手間がかからない
し、三次元立体画像の観察対象Ｋに沿って設定された検
出面ＡＫごとにしきい値を算出しているので、例えば造
影剤の流入の程度に左右されることなく正確に血管の壁
面を抽出することができるし、ＭＲＩのようなしきい値
設定の困難な画像でも容易に内視鏡的画像を得ることが
できる。

【００６４】また、検出点Ｆを含みかつ観察経路ＫＬに
垂直な検出面ＡＫ内でこの検出点Ｆから外側に向かう直
線検出経路Ｌ上での画素値の変化を検出しているので、
観察対象Ｋの壁面抽出のためのしきい値をより正確に算
出することができ、観察対象Ｋをさらに高精度に抽出し
た擬似三次元画像を得ることができる。

【００６５】また、検出面ＡＫ内で検出点Ｆから放射状
に延びる複数本の直線検出経路Ｌ上での画素値の変化を
検出するようにしているので、観察対象Ｋの壁面抽出の
ためのしきい値をより正確に算出することができ、観察
対象Ｋをさらに高精度に抽出した擬似三次元画像を得る
ことができる。

【００６６】また、検出面ＡＫ毎に画素値の平滑化処理
を施し、この平滑化処理後の検出面ＡＫにおける直線検
出経路Ｌ上での画素値の変化を検出してしきい値を算出
しているので、画素値の変化を検出する際の細かいノイ
ズ成分を除去でき、観察対象Ｋの壁面上の点を候補点Ｃ
として正確に選ぶことができ、観察対象Ｋの壁面抽出の
ためのしきい値をより正確に算出することができる。さ
らに、平滑化処理前の元の検出面ＡＫ毎に、それに対応
するしきい値でもって観察対象Ｋの壁面を抽出した断層
画像をそれぞれ生成するので、平滑化処理後の検出面Ａ
Ｋから観察対象Ｋの壁面を抽出した断層画像を生成する
訳ではないので、擬似三次元画像の画質を低下させるこ
ともない。

【００６７】また、この実施例のＸ線ＣＴ装置は、三次
元画像表示装置２２を備えているので、観察対象Ｋの壁
面を正確に抽出することができ、観察対象Ｋを高精度に
抽出した擬似三次元画像を取得できるＸ線ＣＴ装置を得
ることができる。

【００６８】この発明は、上記実施の形態に限られるこ
とはなく、下記のように変形実施することができる。

【００６９】（１）上述した実施例では、Ｘ線管１及び
Ｘ線検出器２を備えたガントリＧ内を出入りするよう
に、被検体Ｍを載置した天板５を天板駆動部１２によっ
て移動させているが、天板５を固定としガントリＧを移
動させるようにしても良いし、天板５とガントリＧの両
方を移動させるようにしても良い。

【００７０】（２）上述した実施例のＸ線ＣＴ装置は、
被検体Ｍを挟んだ状態でＸ線管１とＸ線検出器２とを被
検体Ｍの体軸Ｚ周りに１回転させることで、被検体Ｍの
特定の測定位置における全周方向のＸ線検出データを取
得し、被検体Ｍを載置した天板５を所定の送りピッチで
被検体Ｍの体軸Ｚの方向にステップ送りして、被検体Ｍ
の次の測定位置における全周方向のＸ線検出データを取
得するというように、１回転させた後に１ステップ送り
するスキャン方式のものとしているが、このスキャン方
式のものに限定されるものではなく、ヘリカルスキャン
を行うものなど、回転と送りとを同時に行うスキャン方
式のものとした場合にも、適用可能である。

【００７１】（３）実施例のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出
素子配列ライン２Ａが４列設けられているマルチスライ
スタイプの装置であったが、この発明のＸ線ＣＴ装置
は、Ｘ線検出素子配列ライン２Ａが４列以外の複数列あ
るマルチスライスタイプの装置でもよいし、Ｘ線検出素
子配列ライン２Ａが１列だけのシングルスライスタイプ
（非マルチスライスタイプ）の装置であってもよい。ま
た、Ｘ線管１をコーンビームＸ線を出射するタイプのも
のとし、Ｘ線検出器２に替えてフラットパネル型Ｘ線検
出器（ＦＰＤ）を採用することで、Ｘ線撮像機構３をコ
ーンビームスキャンタイプのものとしてもよい。

【００７２】（４）上述した実施例では、抽出部２４
は、検出点設定部２３で設定された検出点Ｆ毎に設定さ
れる検出面ＡＫを、検出点Ｆを含みかつ観察経路ＫＬに
垂直な検出面ＡＫとしているが、検出点Ｆを含みかつ観
察経路ＫＬに対して傾斜した検出面ＡＫとしてもよい。

【００７３】（５）上述した実施例では、抽出部２４
は、検出面ＡＫ毎に、この検出面ＡＫ内で検出点Ｆから
放射状に延びる複数本の直線検出経路Ｌ上での画素値の
変化を検出して観察対象Ｋの壁面抽出のためのしきい値
をそれぞれ算出しているが、検出面ＡＫ毎に、この検出
面ＡＫ内で検出点Ｆから外側に向かう単一の直線検出経
路Ｌ上での画素値の変化を検出して観察対象Ｋの壁面抽
出のためのしきい値をそれぞれ算出するようにしてもよ
い。

【００７４】（６）上述した実施例では、抽出部２４
は、検出面ＡＫ毎に画素値の平滑化処理を施し、この平
滑化処理後の検出面ＡＫにおける直線検出経路Ｌ上での
画素値の変化を検出して観察対象Ｋの壁面抽出のための
しきい値をそれぞれ算出し、平滑化処理前の元の検出面
ＡＫ毎に、それに対応するしきい値でもって観察対象Ｋ
の壁面を抽出した断層画像をそれぞれ生成しているが、
平滑化処理を行わずにしきい値を算出するようにしても
よい。

【００７５】（７）上述した実施例では、断層撮影装置
の一例としてＸ線ＣＴ装置を例に挙げて説明している
が、ＭＲＩ装置や超音波断層画像装置など種々の断層撮
影装置にも適用することができる。

【００７６】（８）上述した実施例では、三次元画像表
示装置２２を備えたＸ線ＣＴ装置を一例として説明して
いるが、三次元画像表示装置２２を、Ｘ線ＣＴ装置やＭ
ＲＩ装置や超音波断層画像装置など種々の断層撮影装置
から分離独立した別体とした場合であっても適用でき
る。この場合には、被検体Ｍを撮影して得られた複数枚
の断層画像からなる三次元立体画像を、三次元画像表示
装置２２に供給することで、擬似三次元画像を生成して
表示することができる。

【００７７】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の三次元
画像表示装置によれば、観察対象の内部でこの観察対象
の経路に沿って設定される複数個の検出点毎に検出面を
設定し、検出面毎に観察対象の壁面を抽出するためのし
きい値を算出して設定していくことができる、つまり、
観察対象の経路に沿ってしきい値を算出して設定してい
くことができるので、観察対象の壁面を正確に抽出する
ことができ、観察対象を高精度に抽出した擬似三次元画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】実施例のＸ線ＣＴ装置における撮像系の概略構
成を示す模式図である。

【図３】実施例装置のＸ線検出器におけるＸ線検出素子
の配列状態を示す平面図である。

【図４】（ａ）は複数枚の断層画像からなる三次元立体
画像を説明するための概略斜視図であり、（ｂ）は観察
対象に複数個の検出点を設定することを説明するための
概略斜視図である。

【図５】ある検出面での複数個の候補点からしきい値を
求めることを説明するための図である。

【図６】しきい値処理後の断層画像からなる三次元立体
画像を説明するための概略斜視図である。

【図７】断層画像の画素座標の投影面上の座標への変換
を説明するための図である。

【図８】断層画像の画素座標の投影面上の座標への変換
を説明するための図である。

【図９】実施例装置による内視鏡的画像の生成の進行プ
ロセスを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１８ … 表示用モニタ（表示手段） ２２ … 三次元画像表示装置 ２３ … 検出点設定部（検出点設定手段） ２４ … 抽出部（抽出手段） ２５ … 画像生成部（画像生成手段） ３１ … 投影面 Ａ … 体軸断層画像（断層画像） ＡＫ … 検出面 ｅ … 視点 Ｋ … 観察対象 ＫＬ … 観察経路 Ｌ … 直線検出経路 Ｍ … 被検体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０ Ｇ０１Ｎ 24/02 ５３０Ｙ ５Ｂ０８０ Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA07 BA10 CA01 CA23 EB12 EB13 EB17 EB18 FF42 FF43 FG05 4C096 AA20 AB50 AD02 AD14 AD15 AD25 DB07 DB12 DC18 DC27 DC33 DC36 DD03 DE02 4C301 DD30 EE20 FF01 GD01 JC11 KK17 4C601 DD30 EE30 GA17 GA21 JC15 JC25 JC26 KK21 KK22 5B057 AA09 BA03 BA05 BA07 BA30 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB06 CB12 CB16 CC01 CE12 5B080 AA17 BA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）被検体を断層撮影して得られた複
   数枚の断層画像からなる三次元立体画像のうちの所望の
   観察対象の内部でこの観察対象の経路に沿って複数個の
   検出点を設定する検出点設定手段と、（ｂ）前記検出点
   設定手段で設定された検出点毎に設定される、検出点を
   含む検出面毎に、検出面内で検出点から外側に向かう直
   線検出経路上での画素値の変化を検出して観察対象の壁
   面抽出のためのしきい値をそれぞれ算出し、検出面毎
   に、それに対応するしきい値でもって観察対象の壁面を
   抽出した断層画像をそれぞれ生成する抽出手段と、
   （ｃ）観察経路上の任意の点である視点から投影面まで
   の間に位置する、前記抽出手段で生成した壁面抽出後の
   断層画像を、視点から投影面に投影して、その視点から
   見た三次元的な画像である擬似三次元画像を作成する画
   像作成手段と、（ｄ）前記画像作成手段で作成された擬
   似三次元画像を表示する表示手段とを備えていることを
   特徴とする三次元画像表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の三次元画像表示装置に
   おいて、前記抽出手段は、前記検出面を、検出点を含み
   かつ観察経路に垂直な検出面とすることを特徴とする三
   次元画像表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の三次元
   画像表示装置において、前記抽出手段は、前記検出面毎
   に、この検出面内で検出点から放射状に延びる複数本の
   直線検出経路上での画素値の変化を検出して観察対象の
   壁面抽出のためのしきい値をそれぞれ算出することを特
   徴とする三次元画像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   の三次元画像表示装置において、前記抽出手段は、前記
   検出面毎に画素値の平滑化処理を施し、この平滑化処理
   後の検出面における直線検出経路上での画素値の変化を
   検出して観察対象の壁面抽出のためのしきい値をそれぞ
   れ算出し、平滑化処理前の元の検出面毎に、それに対応
   するしきい値でもって観察対象の壁面を抽出した断層画
   像をそれぞれ生成することを特徴とする三次元画像表示
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   の三次元画像表示装置を備えたことを特徴とする断層撮
   影装置。